拥有两个“太阳”的系外行星比塔图因更独特

2M1510 就像《星球大战》中的场景,它围绕一对褐矮星以罕见的垂直轨道运行。
This is an artist’s impression of the exoplanet 2M1510 (AB) b’s unusual orbit around its host stars, a pair of brown dwarfs. The newly discovered planet has a polar orbit, which is perpendicular to the plane in which the two stars are travelling. Polar planets around single stars had been found before, as well as polar discs of gas and dust capable of forming planets around binary stars. But thanks to ESO’s Very Large Telescope (VLT) this is the first time we have strong evidence that such a planet actually exists in a polar orbit around two stars. The two brown dwarfs appear as a single source in the sky, but astronomers know there are two of them because they periodically eclipse each other. Using the UVES spectrograph on the VLT they measured their orbital speed, and noticed that their orbits change over time. After carefully ruling out other explanations, they concluded that the gravitational tug of a planet in a polar orbit was the only way to explain the motion of the brown dwarfs.
这是系外行星 2M1510 (AB) b 围绕其宿主恒星——一对褐矮星——不寻常轨道的艺术家印象图。新发现的行星具有极轨,垂直于两颗恒星运行的平面。此前曾发现围绕单颗恒星的极轨道行星,以及能够围绕双星形成行星的气体和尘埃盘。但由于欧洲南方天文台的甚大望远镜 (VLT),这是我们首次有有力证据表明,这样的行星确实存在于围绕两颗恒星的极轨道上。这两颗褐矮星在天空中看起来像一个单一的源,但天文学家知道它们有两个,因为它们会周期性地相互遮挡。利用 VLT 上的 UVES 光谱仪,他们测量了它们的轨道速度,并注意到它们的轨道会随着时间变化。在仔细排除了其他解释后,他们得出结论,在极轨道上运行的行星的引力拉扯是解释褐矮星运动的唯一方法。图片来源:ESO / L. Calçada

卢克·天行者 凝视塔图因的沙漠,而一对“太阳”在地平线上落下,这是流行文化中最著名的场景之一。当 《星球大战》于 1977 年首次上映时,天文学家尚未确认一颗系外行星拥有与天行者家园相同的轨道路径。又过了 16 年,专家们才在 1993 年发现了一颗实际的 绕双星运行的行星。尽管如此,迄今为止只发现了 15 个例子——但研究人员现在有强有力的证据表明,应该再添加一个。更重要的是,它是迄今为止观察到的最独特的双星系统之一。证据已于 4 月 16 日发表在《Science Advances》杂志上。

当你想象一个恒星系统及其围绕它的行星时,很可能会与我们的太阳系非常相似。实际上,我们的宇宙邻居实际上是一种相对罕见的景象。在迄今为止记录的近 6000 颗系外行星中,有超过 75% 的行星存在于与我们自己的行星 截然不同的轨道上。最罕见的变体之一是双星系统,其中行星的路径围绕两颗恒星运行。然而,系外行星 2M1510 的双星系统包含一种略有不同的组合:褐矮星

褐矮星是宇宙中的奇特天体——它们太大,无法归类为行星,但又太小,无法真正符合恒星的定义。但它们的质量是木星的 13 到 80 倍,它们表现出足够的引力来吸引物体进入轨道。2M1510 就是这样一颗天体。然而,在这种情况下,这里涉及两颗褐矮星。研究人员称,结果是系外行星“离心轨道”地绕着这对恒星运行。

为了确认这种罕见的太空奇观,天文学家利用视向速度计算来检查之前由美国宇航局的 开普勒太空望远镜凌日系外行星巡天卫星 (TESS) 以及欧洲南方天文台的 甚大望远镜 (VLT) 收集的数据。这些工具和分析的结合使天文学家能够绕过一个长期存在的物理问题,称为 三体问题。这个难题使得很难评估三个在太空中相互作用的物体之间的引力行为。

由此产生的证据有力地表明,2M1510 以 90 度的极角运行,并且以一种前所未有的方式垂直于褐矮星的轨道移动。增加其独特性的是,这对褐矮星是互相遮挡的,这意味着从地球上看,其中一颗总是部分被遮挡。这也使其成为有史以来记录在案的第二个互相遮挡的褐矮星双星系统。

“一颗行星不仅围绕双星运行,而且围绕双褐矮星运行,并且还处于极轨道,这确实令人难以置信且令人兴奋,”该研究的合著者、伯明翰大学教授 Amaury Triaud 在一份声明中说


根据《Science Advances》杂志一篇相关的“聚焦”文章,该系统还“为迄今发现的最奇特类型的系外行星系统的存在提供了强有力但间接的证据。”

尽管这是一个非常罕见的发现,但 2M1510 可能曾经拥有一个更加超现实的天空景象。这是因为在宇宙邻近区域不止两颗褐矮星。第三颗,更遥远的褐矮星位于该系统的外围。根据该研究的作者的说法,这暗示着曾经有三颗褐矮星占据了系统的中心,然后引力将其中一颗推了出去。然而,目前只能交给时间来决定一个三体行星是否会出现在《星球大战》的电影中。

 

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Andrew Paul

特约撰稿人

Andrew Paul 是 Popular Science 的特约撰稿人。


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